巖體滲流-應(yīng)力耦合作用及煤層底板突水效應(yīng)研究.pdf

1、煤層底板突水是威脅煤礦安全的主要災(zāi)害之一,煤層底板突水機(jī)理一直是煤礦水害防治技術(shù)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。突水是滲流-應(yīng)力耦合作用的結(jié)果,以滲流-應(yīng)力耦合作用研究為主線(xiàn),揭示煤層底板突水機(jī)理,具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　通過(guò)不同圍壓、水壓條件下的細(xì)砂巖、中砂巖、粗砂巖及灰?guī)r的三軸壓縮試驗(yàn)及滲透性測(cè)試試驗(yàn),獲得巖石強(qiáng)度和變形特征,分析了巖石全應(yīng)力應(yīng)變過(guò)程滲透性變化規(guī)律,研究了圍壓和滲透壓差對(duì)滲透性能的作用機(jī)制,建立了巖石滲透

2、率動(dòng)態(tài)演化模型和滲透率-體應(yīng)變擬合方程,分析了巖石破壞過(guò)程聲發(fā)射特性。
　　基于巖石工程系統(tǒng)(ORES)方法,構(gòu)建了煤層底板突水耦合作用網(wǎng)絡(luò),推導(dǎo)了考慮有效應(yīng)力、巖體骨架變形運(yùn)動(dòng)的滲流-應(yīng)力耦合控制方程組,為深化煤層底板突水機(jī)理研究提供了途徑
　　將煤層底板劃分為完整底板、非貫通型底板和貫通型底板,結(jié)合4個(gè)典型突水實(shí)例分析了不同底板結(jié)構(gòu)條件下的滲流-應(yīng)力耦合作用模式;建立了煤層底板巖體結(jié)構(gòu)災(zāi)后識(shí)別模型,通過(guò)相似模擬實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證

3、了識(shí)別模型的正確性,獲得突水水壓與突水量的相關(guān)關(guān)系;基于COMSOL Multiphysics數(shù)值模擬軟件分析了不同巖體結(jié)構(gòu)底板應(yīng)力及破壞特征,提出了底板結(jié)構(gòu)災(zāi)前識(shí)別方法。底板結(jié)構(gòu)的災(zāi)前識(shí)別方法和災(zāi)后識(shí)別方法組成防治水工作過(guò)程中的底板結(jié)構(gòu)識(shí)別方法,對(duì)于分析突水征兆和突水特征有重要意義。
　　通過(guò)試驗(yàn)研究、理論分析、相似模擬、模型試驗(yàn)、突水實(shí)例分析等研究手段,形成了煤層底板滲流-應(yīng)力耦合突水機(jī)理,提出了煤層底板結(jié)構(gòu)識(shí)別方法,為煤層底